Sonoelektrochemická syntéza nanočástic

Ultrazvukem podporovaná elektrochemická syntéza nanočástic je vysoce účinná a nákladově efektivní cesta k výrobě vysoce kvalitních nanočástic ve velkém měřítku. Sonoelektrochemická syntéza, známá také jako sonoelektrodepozice, umožňuje připravovat nanostruktury z různých materiálů a v různých tvarech.

Sonoelektrochemická syntéza a sonoelektrodepozice nanočástic

Sonoelektrochemická syntéza neboli sonoelektrodepozice je technika výroby kovových nanočástic, při níž se během procesu elektrodepozice aplikuje výkonový ultrazvuk s cílem podpořit přenos hmoty rostoucích nanočástic na povrchu katody a v okolním roztoku.
Při sonoelektrochemické syntéze neboli sonoelektrodepozici nanočástic se účinky sonochemie kombinují s procesem elektrodepozice. Sonoelektrochemické účinky výkonných ultrazvukových vln a z nich vyplývající akustické kavitace na chemické reakce jsou způsobeny velmi vysokými teplotami, tlaky a jejich příslušnými rozdíly, které vznikají v kolabujících kavitačních bublinách a v jejich okolí. Spojením sonochemie s elektrochemií nabízí sonoelektrochemie kombinované účinky, jako je zlepšený přenos hmoty, čištění povrchů elektrod, odplynění roztoku a také zvýšené reakční rychlosti. Celkově vzato vyniká sonoelektrochemická syntéza nanočástic (sonoelektrodepozice) vysokými výtěžky vysoce kvalitních nanočástic, které lze vyrábět za mírných podmínek v rychlém a nákladově efektivním procesu. Procesní parametry sonoelektrochemie a sonoelektrodepozice umožňují ovlivňovat velikost a morfologii částic.
Přečtěte si více o sonoelektrochemické depozici nanočástic a nanostrukturovaných materiálů!
Zjistěte, jak sono-elektrolytické získávání kovů (sono-electrowinning) vede k vyšším výtěžkům a nižším procesním nákladům!

Jak funguje sonoelektrochemická syntéza / sonoelektrodepozice?

Základní uspořádání sonoelektrodepozičního systému pro sonoelektrochemickou syntézu nanočástic je poměrně jednoduché. Jediný rozdíl mezi sonoelektrodepozičním a elektrodepozičním uspořádáním spočívá v tom, že jako elektroda (elektrody) sonoelektrodepozičního systému se používá ultrazvuková sonotroda (sonotrody). Ultrazvuková sonotroda funguje jako pracovní elektroda pro syntézu kovových nanočástic. Jedním z hlavních hnacích účinků ultrazvuku při sonoelektrodepozici je zvýšený přenos hmoty mezi elektrodou (katodou a/nebo anodou) a okolním roztokem.
Protože procesní parametry sonoelektrochemické syntézy a sonoelektrodepozice lze přesně řídit a nastavovat, je možné syntetizovat nanočástice s řízenou velikostí a tvarem. Sonoelektrochemická syntéza a sonoelektrodepozice jsou použitelné pro širokou škálu kovových nanočástic a nanostrukturovaných komplexů.

Výhody sonoelektrochemické syntézy nanočástic

Výzkumná skupina NTNU prof. Islama a prof. Polleta shrnuje ve svém výzkumném článku (2019) hlavní výhody sonoelektrochemické výroby nanočástic takto: „(i) výrazné zlepšení transportu hmoty v blízkosti elektrody, čímž se mění rychlost a někdy i mechanismus elektrochemických reakcí, (ii) modifikace morfologie povrchu působením kavitačních mikroproudů na rozhraní elektroda-elektrolyt, obvykle vedoucí ke zvětšení plochy povrchu, a (iii) ztenčení tloušťky difuzní vrstvy elektrody a v důsledku toho vyčerpání iontů.“ (Islam et al. 2019)

Vysoce výkonné elektrochemické sonotrody a reaktory

Hielscher Ultrasonics je Vaším dlouholetým zkušeným partnerem v oblasti vysoce výkonných ultrazvukových systémů pro sonochemii a sonoelektrochemii. Vyrábíme a distribuujeme nejmodernější ultrazvukové sonotrody a reaktory, které se po celém světě používají pro náročné aplikace v náročných prostředích. Pro sonoelektrochemii a sonoelektrodepozici vyvinula společnost Hielscher speciální ultrazvukové sonotrody, reaktory a izolátory. Ultrazvukové sonotrody slouží jako katoda a/nebo anoda, zatímco ultrazvukové reaktorové cely poskytují optimální podmínky pro elektrochemické reakce. Ultrazvukové elektrody a cely jsou k dispozici pro galvanické / voltaické i elektrolytické systémy.

Přesně nastavitelné amplitudy pro optimální výsledky

Všechny ultrazvukové procesory Hielscher lze přesně řídit, a jsou proto spolehlivými pracovními koni ve výzkumu a vývoji i ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových procesních parametrů, které ovlivňují účinnost a efektivitu sonochemicky a sonomechanicky indukovaných reakcí. Všechny procesory Hielscher Ultrasonics umožňují přesné nastavení amplitudy. Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher dokážou dodávat velmi vysoké amplitudy a poskytnout požadovanou intenzitu ultrazvuku pro náročné sonoelektrochemické aplikace. Amplitudy až 200µm lze snadno udržovat v nepřetržitém provozu 24/7.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé sledování ultrazvukových procesních parametrů pomocí chytrého softwaru Vám dávají možnost přesně ovlivňovat sonoelektrochemickou reakci. Během každého cyklu sonikace se všechny ultrazvukové parametry automaticky zaznamenávají na vestavěnou SD kartu, takže každý cyklus lze vyhodnotit a kontrolovat. Optimální sonikace pro co nejefektivnější sonoelektrochemické reakce!
Veškeré vybavení je konstruováno pro provoz 24/7/365 při plném zatížení a díky své robustnosti a spolehlivosti je pracovním koněm Vašeho elektrochemického procesu. Díky tomu je ultrazvukové vybavení Hielscher spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje požadavky Vašeho sonoelektrochemického procesu.

Nejvyšší kvalita – navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinná firma vlastněná a řízená rodinou klade Hielscher u svých ultrazvukových procesorů prioritu na nejvyšší standardy kvality. Všechny sonikátory jsou navrhovány, vyráběny a důkladně testovány v našem sídle v Teltow nedaleko Berlína v Německu. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového vybavení Hielscher z něj činí pracovního koně ve Vaší výrobě. Provoz 24/7 při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou vlastností vysoce výkonných ultrazvukových sonotrod a reaktorů Hielscher.

Kontaktujte nás nyní a sdělte nám požadavky Vašeho elektrochemického procesu! Doporučíme Vám nejvhodnější ultrazvukové elektrody a uspořádání reaktoru!